DE3545004A1 - Fluoreszierende aroxysubstituierte perylen-3,4,9,10-tetracarbonsaeurediimide und ihre verwendung zur flaechenmaessigen konzentriertung von licht - Google Patents
Fluoreszierende aroxysubstituierte perylen-3,4,9,10-tetracarbonsaeurediimide und ihre verwendung zur flaechenmaessigen konzentriertung von lichtInfo
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Description
Vorrichtungen, in denen sichtbares Licht durch in Kunststoff eingearbeitete
Fluoreszenzfarbstoffe konzuentriert werden kann, sind z. B. aus den
deutschen Offenlegungsschriften 30 01 857, 26 20 115 und 25 54 226 bekannt.
Die fluoreszierenden Verbindungen müssen für die Umwandlung von Lichtenergie
in elektrische oder thermische Energie eine hohe Lichtechtheit aufweisen,
damit die in der Regel aus transparenten Kunststoffen bestehenden
Vorrichtungen ein für die Anwendung ausreichende Lebensdauer haben.
Darüber hinaus ist es für die Umwandlung von Licht in elektrische Energie
besonders vorteilhaft, wenn die verwendeten Verbindungen eine gute Trennung
von Absorptions- und Emissionsbanden in dem bei der Anwendung verwendeten
Medium aufweisen. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn sie einzeln
oder in Kombination mit anderen Fluoreszenzfarbstoffen einen möglichst
breiten Teil des sichtbaren Sonnenlichtes absorbieren und als Fluoreszenzlicht
abgeben.
Entscheidend für den Wirkungsgrad bei der Lichtkonzentrierung ist zudem
die Löslichkeit des Fluoreszenzfarbstoffes im Anwendungsmedium also z. B. in
der Polymermatrix. Jedes streuende Partikel führt nämlich zu einer Störung
der Lichtleitung durch Auslenkung von Licht in unerwünschte Richtungen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, für die bekannten Vorrichtungen
zur Lichtkonzentrierung geeignete Verbindungen bereitzustellen, die eine
hohe Fluoreszenz, gute Löslichkeit im Anwendungsmedium bei gleichzeitig
hoher Lichtechtheit und einen breiten Absorptionsbereich aufweisen.
Es wurde nun gefunden, daß man bei der flächenmäßigen Konzentrierung von
Licht in Kunststoffplatten oder -folien hervorragende Ergebnisse erzielt,
wenn man Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäurediimide der allgemeinen Formel I
verwendet, in der
R1 und R2 gleiche oder verschiedene aliphatische, cycloaliphatische, aromatische oder heterocyclische Reste, die frei von wasserlöslich machenden Gruppen sind,
X,Y,Z Chlor, Brom oder einen Rest OR3 und
R3 gegebenenfalls substituiertes Phenyl, Naphthyl oder Anthryl bedeuten.
R1 und R2 gleiche oder verschiedene aliphatische, cycloaliphatische, aromatische oder heterocyclische Reste, die frei von wasserlöslich machenden Gruppen sind,
X,Y,Z Chlor, Brom oder einen Rest OR3 und
R3 gegebenenfalls substituiertes Phenyl, Naphthyl oder Anthryl bedeuten.
Von besonderer Bedeutung sind Verbindungen der Formel II,
in der
R1 und R3 die angegebene Bedeutung haben und
X Chlor oder ein Rest OR3 ist.
R1 und R3 die angegebene Bedeutung haben und
X Chlor oder ein Rest OR3 ist.
Technisch besonders wertvoll sind Verbindungen, bei denen die Reste X und
OR3 in den 1-, 6-, 7- und 12-Stellungen stehen.
Die Verbindungen der Formeln I und II zeigen je nach Art und Anzahl der
Substituenten eine bathochrome Verschiebung der Absorptions- und/oder
Emissionsbanden gegenüber den entsprechenden im Perylenkern unsubstituierten
Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäurediimiden. Dabei ist die bathochrome
Verschiebung um so stärker, je mehr Substituenten OR3 vorhanden
sind. Weil somit das Fluoreszenzmaximum in einem Wellenlängenbereich von
550-630 nm eingestellt werden kann, ist eine optimale Anpassung der
fluoreszierenden Verbindungen I und II an die photovoltaischen Systeme
möglich.
Überraschenderweise haben die erfindungsgemäßen Verbindungen I und II zudem
sehr viel breitere Absorptions- und Emissionsbanden als die im Perylenkern
substituierten Verbindungen.
Die Verbindungen der Formeln I und II sind zudem in den üblicherweise für
die Konzentrierung von Licht verwendeten Materialien sehr lichtecht und
wandeln Licht in einem breiten Wellenlängenbereich in hoher Ausbeute in
Fluoreszenzlicht um.
Hervorzuheben ist außerdem die hohe Temperaturstabilität in den als Anwendungsmedien
üblicherweise verwendeten Polymeren. So sind z. B. Ausfärbungen
in Polystyrol und Polymethylmethacrylat bis 300°C thermostabil. Außerdem
zeichnen sich die erfindungsgemäßen Verbindungen durch eine sehr hohe
Löslichkeit im Substrat und organischen Lösungsmitteln, darunter sogar
Paraffinöl aus.
Als Substituenten R1 und R2, die gleich oder verschieden sein können, kommen
aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische sowie heterocyclische
Reste in Betracht, wobei diese Reste keine wasserlöslich machenden Gruppen
haben sollen.
Aliphatische Reste sind z. B. C1- bis C18-Alkyl, das linear oder verzweigt
gegebenenfalls durch -O-, -S- oder unterbrochen sowie substituiert
sein kann.
Als Substituenten sind dabei z. B. C1- bis C18-Alkoxy, C1- bis C18-Alkylthio,
Hydroxy, Alkanoyloxy, cycloaliphatische Gruppen, heterocyclische
Gruppen, Phenyl, Phenoxy und/oder Phenylthio zu nennen. Bei mehr als einem
Substituenten können diese gleich oder verschieden sein. Die Zahl der Substituenten
am Alkyl ist vorzugsweise 0 oder 1.
Als cycloaliphatische Reste kommen für R1 und R2 solche mit 1 bis 6 carbocyclischen
Ringgliedern in Betracht, wobei diese Reste in der Regel 4 bis
30 C-Atome aufweisen. Die cycloaliphatischen Reste können z. B. durch eine
oder mehrere der folgenden Gruppen substituiert sein: Hydroxy, C1-bis
C5-Alkyl, Methoxy, Ethoxy, C1 oder C2-Alkylthio; C1-bis C18-Alkanoyloxy
oder C1- bis C8-alkoxycarbonyl. Die cycloaliphatischen Reste leiten sich
z. B. vom Cyclohexan, von Diels-Alder-Adduktion von Cyclopentadien oder
Cyclohexadien als Dien und C2- bis C18-Alkenen, Cyclopentenen, Cyclohexenen,
gegebenenfalls substituierten Enolethern oder ungesättigten
Carbonsäuren als dienophiler Komponente ab.
Als aromatische und heterocyclische Reste, die keine wasserlöslich machenden
Gruppen enthalten, kommen für R1 und R2 z. B. in Betracht:
a) Reste der Formel III
in der
V Wasserstoff, Fluor, Chlor, Brom, C1- bis C8-, vorzugsweise C1 bis C4-Alkyl, Phenyl oder n 0, 1 oder 2 und
T Fluor, Chlor, Brom, C1- bis C4-Alkyl, bedeuten, wobei
R4 für C1- bis C4-Alkyl oder Phenyl,
R5 für Wasserstoff, C1- bis C4-Alkyl oder Phenyl,
R6 für Wasserstoff oder C1- bis C4-Alkyl und der Rest für einen gesättigten 5- oder 6-gliedrigen heterocyclischen Ring, der gegebenenfalls -O-, -S- oder N-R7 als Ringglied enthält, stehen, wobei R7 Wasserstoff oder C1- bis C4-Alkyl ist und wobei für n = 2 die Substituenten gleich oder verschieden sein können.
V Wasserstoff, Fluor, Chlor, Brom, C1- bis C8-, vorzugsweise C1 bis C4-Alkyl, Phenyl oder n 0, 1 oder 2 und
T Fluor, Chlor, Brom, C1- bis C4-Alkyl, bedeuten, wobei
R4 für C1- bis C4-Alkyl oder Phenyl,
R5 für Wasserstoff, C1- bis C4-Alkyl oder Phenyl,
R6 für Wasserstoff oder C1- bis C4-Alkyl und der Rest für einen gesättigten 5- oder 6-gliedrigen heterocyclischen Ring, der gegebenenfalls -O-, -S- oder N-R7 als Ringglied enthält, stehen, wobei R7 Wasserstoff oder C1- bis C4-Alkyl ist und wobei für n = 2 die Substituenten gleich oder verschieden sein können.
Die Phenylgruppen in T können gegebenenfalls durch Fluor, Chlor oder Brom
substituiert sein, wobei die Zahl der Substituenten bis zu 3, vorzugsweise
1 oder 2 ist;
b) Reste der Formel
in denen T und n die vorstehend angegebene Bedeutung haben;
Pyrazolyl-(5)-reste der Formel in der R8 C1-C12-Alkyl, Furfuryl-(2), Phenyl oder C7- bis C10-Phenalkyl, wobei die Phenylreste gegebenenfalls durch Chlor, Brom oder C1-C4-Alkyl substituiert sein können und die Zahl der Substituenten bis zu 3, vorzugsweise 1 oder 2 ist, und R9 Wasserstoff oder Methyl bedeuten.
Pyrazolyl-(5)-reste der Formel in der R8 C1-C12-Alkyl, Furfuryl-(2), Phenyl oder C7- bis C10-Phenalkyl, wobei die Phenylreste gegebenenfalls durch Chlor, Brom oder C1-C4-Alkyl substituiert sein können und die Zahl der Substituenten bis zu 3, vorzugsweise 1 oder 2 ist, und R9 Wasserstoff oder Methyl bedeuten.
d) Benzisothiazolyl-(3) der Formel
Im einzelnen sind für R1 und R2 z. B. zu nennen:
1. gegebenenfalls substituiertes Alkyl:
1. gegebenenfalls substituiertes Alkyl:
1.1 Ethyl, n- oder i-Propyl, Methyl, n-Butyl, sec.-Butyl, i-Butyl, Pentyl,
Hexyl, 2,3-Dimethylbutyl, Neopentyl, Heptyl, 2-Methylhexyl, 3-Methylhexyl,
n- oder i-Octyl, 2-Ethylhexyl, 6-Methylheptyl-(2), 1-oder 2-
Nonyl, 1- oder 2-Decyl, 2-Methylnonyl-(1), 2-Methylnonyl-(2), Undecyl
Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Hexadecyl oder Octadecyl.
1.2 Benzyl, 2-Phenylethyl, 2- oder 3-Phenylpropyl, 3- oder 4-Phenylbutyl,
Phenylthioethyl, 2- oder 3-Phenylthiopropyl, 2-Phenoxyethyl oder 2-
oder 3-Phenoxypropyl.
1.3 -(CH2CH2O)p-O-R10 oder -(CH2)3-(OCH2-CH2-)p-OR-10 mit R10 = H, -CH3,
-C2H5, -CH(CH3)2, -C4H9 (n) und
p = 1, 2, 3, 4, oder 5;
-(CH2)3)-OR11 mit R11 = C1- bis C13-Alkyl, wie Methyl, Ethyl, n- oder i-Propyl, n- oder i-Butyl, Pentyl, n-Hexyl, n-Octyl oder 2-Ethylhexyl, Dodecyl, Tridecyl, Decyl oder 2-Ethylbutyl oder 2-Dodecylthioethyl;
p = 1, 2, 3, 4, oder 5;
-(CH2)3)-OR11 mit R11 = C1- bis C13-Alkyl, wie Methyl, Ethyl, n- oder i-Propyl, n- oder i-Butyl, Pentyl, n-Hexyl, n-Octyl oder 2-Ethylhexyl, Dodecyl, Tridecyl, Decyl oder 2-Ethylbutyl oder 2-Dodecylthioethyl;
1.4 2-Hydroxyethyl, 2-Hydroxypropyl, 3-Hydroxy-2,2-dimethylpropyl-(1),
8-Hydroxy-8-methyl-nonyl-(2) oder 4-Hydroxybutyl-(2);
1.5 2,3-Dimethyl-4-stearoyloxy-butyl-(1) oder -(2), 3-Stearoyloxy-2,2-di-
methylpropyl-(1), 2-(3′-Heptanoyloxy)-2-methyl-nonyl-(8), 2-Stearoyloxy-
2-methyl-(8), 4-(3′-Heptanoyloxy)-butyl-(2), 4-Stearoyloxybutyl-
(1), 4-Butanoyloxy-butyl-(2), 4-(2′-Butanoyloxy)-butyl-(2), 8-Butanoyloxy-
8-methyl-nonyl-(2), 8-(2′-Butanoyloxy)-8-methylnonyl-(2), 4-
Acryloyloxybutyl-(1), 4-Methacryloyloxy-butyl(1), 2,3-Dimethyl-4-
acryloyloxy-butyl-(1) oder 2,3-Dimethyl-4-methacryloyloxy-butyl-(1);
1.6 3-Cyanopropyl-(2), 3-Cyano-2-methyl-propyl-(1); 1-Cyancyclohexyl oder
3-Cyano-2-methyl-propyl-(2);
1.7 2-Cyclohexylethyl, Cyclohexylmethyl, Bicyclooctylmethyl, Adamantylmethyl,
Adamantylethyl oder Norbonylmethyl;
1.8 2-Furanylmethyl, 2-Thiophenylmethyl, 2′-Pyridylethyl-(2) oder
2-Pyridylmethyl;
2. Als cycloaliphatische Reste kommen z. B. in Betracht:
2.1 2,6-Diisopropylcyclohexyl, 2,6-Dimethylcyclohexyl, 3,3,5- und 2,4,6- Trimethylcyclohexyl, 2,6-Bis-trifluormethylcyclohexyl, 1-Carboethoxy- cyclohexyl-(1), 1-Carbomethoxycyclohexyl-(1), 4-Isopropylcyclohexyl, 4-Methylcyclohexyl, Cyclooctyl oder 2,8-Diisopropylcyclooctyl;
2.1 2,6-Diisopropylcyclohexyl, 2,6-Dimethylcyclohexyl, 3,3,5- und 2,4,6- Trimethylcyclohexyl, 2,6-Bis-trifluormethylcyclohexyl, 1-Carboethoxy- cyclohexyl-(1), 1-Carbomethoxycyclohexyl-(1), 4-Isopropylcyclohexyl, 4-Methylcyclohexyl, Cyclooctyl oder 2,8-Diisopropylcyclooctyl;
2.2 Bicyclo-[2,2,2]-octyl, Dicyclopentadienyl, Tricyclo-[0.2.10]-
decyl,
Adamantyl, Pinanyl, Norbornyl, Bornyl oder Decahydroanthryl-(10).
Als aromatische und heterocyclische Reste kommen z. B. in Betracht:
3.1 Phenyl und Reste der Formel III, die sich vom Anilin ableiten: 2-Methylphenyl, 2,3-, 2,4-, 2,5- 2,6- oder 3,5-Dimethylphenyl, 2,4,6- Trimethylphenyl, 2-Methyl-5-chlorphenyl, 2-Methyl-4-chlorphenyl, 2-Methyl-4-methoxyphenyl, 2,5-Dimethyl-4-methoxyphenyl, 2-Methyl-4- methoxy-5-chlorphenyl, 2-Methyl-5-(dimethylsulfamoyl)phenyl, 2-Äthylphenyl, 2,6-Diäthylphenyl, 2,6-Diäthyl-4-methylphenyl, 2-Isopropylphenyl, 2,4-, 2,5- und 2,6-Diisopropylphenyl, 2-n-Butylphenyl, 2-sec-Butylphenyl, 2-n-Pentylphenyl, 2-n-Hexylphenyl, 2-(2′Methyl- pentyl)-phenyl, 2-n-Octylphenyl, 2-Methoxyphenyl, 2-Äthoxyphenyl, 2,5-Dimethoxyphenyl, 2,5-Diäthoxyphenyl, 2,4-Dimethoxyphenyl, 2,4-Dimethyl- 5-chlorphenyl, 2,4-Diäthoxyphenyl, 2,3-Dimethoxyphenyl, 2,3- Diäthoxyphenyl, 2,3-Methylendioxyphenyl, 2-Methoxy-5-acetylamino- phenyl, 2-Methoxy-4-acetylaminophenyl, 2-Methoxy-5-chlorphenyl, 2- Methoxy-5-chlorphenyl, 2-Methoxy-5-(N-phenylcarbamoyl)-phenyl, 2- Methyl-5-(4′-Methoxybenzoyl)-aminophenyl, 2-Phenylphenyl, 2-Phenyl- sulfonyl-phenyl, 2-Chlorphenyl; 2,3-, 2,4-, 2,5- oder 2,6-Dichlor- phenyl, 2,4,5- oder 2,4,6-Trichlorphenyl, 2-Bromphenyl, 2,5-Dichlor- 4.benzoylamino-phenyl, 2,5-Dichlor-4-propionylamino-phenyl, 2-Chlor-4 -N-methylsulfoamoylphenyl, 2-Chlor-4-sulfopyrrolidido-phenyl, 2,5-Di- chlor-4-N,N-dimethylsulfamoyl-phenyl, 2-Chlor-4-methoxyphenyl, 2-Chlor-4-äthoxyphenyl, 4-Methoxyphenyl, 4-Ethoxyphenyl, 2-tert.- Butylphenyl oder 2,4- oder 2,5-di-tert.-Butylphenyl;
3.1 Phenyl und Reste der Formel III, die sich vom Anilin ableiten: 2-Methylphenyl, 2,3-, 2,4-, 2,5- 2,6- oder 3,5-Dimethylphenyl, 2,4,6- Trimethylphenyl, 2-Methyl-5-chlorphenyl, 2-Methyl-4-chlorphenyl, 2-Methyl-4-methoxyphenyl, 2,5-Dimethyl-4-methoxyphenyl, 2-Methyl-4- methoxy-5-chlorphenyl, 2-Methyl-5-(dimethylsulfamoyl)phenyl, 2-Äthylphenyl, 2,6-Diäthylphenyl, 2,6-Diäthyl-4-methylphenyl, 2-Isopropylphenyl, 2,4-, 2,5- und 2,6-Diisopropylphenyl, 2-n-Butylphenyl, 2-sec-Butylphenyl, 2-n-Pentylphenyl, 2-n-Hexylphenyl, 2-(2′Methyl- pentyl)-phenyl, 2-n-Octylphenyl, 2-Methoxyphenyl, 2-Äthoxyphenyl, 2,5-Dimethoxyphenyl, 2,5-Diäthoxyphenyl, 2,4-Dimethoxyphenyl, 2,4-Dimethyl- 5-chlorphenyl, 2,4-Diäthoxyphenyl, 2,3-Dimethoxyphenyl, 2,3- Diäthoxyphenyl, 2,3-Methylendioxyphenyl, 2-Methoxy-5-acetylamino- phenyl, 2-Methoxy-4-acetylaminophenyl, 2-Methoxy-5-chlorphenyl, 2- Methoxy-5-chlorphenyl, 2-Methoxy-5-(N-phenylcarbamoyl)-phenyl, 2- Methyl-5-(4′-Methoxybenzoyl)-aminophenyl, 2-Phenylphenyl, 2-Phenyl- sulfonyl-phenyl, 2-Chlorphenyl; 2,3-, 2,4-, 2,5- oder 2,6-Dichlor- phenyl, 2,4,5- oder 2,4,6-Trichlorphenyl, 2-Bromphenyl, 2,5-Dichlor- 4.benzoylamino-phenyl, 2,5-Dichlor-4-propionylamino-phenyl, 2-Chlor-4 -N-methylsulfoamoylphenyl, 2-Chlor-4-sulfopyrrolidido-phenyl, 2,5-Di- chlor-4-N,N-dimethylsulfamoyl-phenyl, 2-Chlor-4-methoxyphenyl, 2-Chlor-4-äthoxyphenyl, 4-Methoxyphenyl, 4-Ethoxyphenyl, 2-tert.- Butylphenyl oder 2,4- oder 2,5-di-tert.-Butylphenyl;
3.2 Reste der Formeln (IVa), (IVb) und (V), die sich vom 1-Naphthylamin,
bzw. 8-Aminochinolin ableiten, d. h. Naphthyl-(1), 5,6,7,8-Tetrahydronaphthyl-
(1) oder Chinolyl-(8).
3.3 Pyrazolyl-(5)-reste der Formel (VI):
1-Methylpyrazolyl-(5); 1-Äthylpyrazolyl-(5); 1-n-Butylpyrazoly-(5); 1-(2′-Äthylhexyl)-pyrazolyl-(5); 1-Phenylpyrazolyl-(5), 1-(4′-Chlor- phenyl)-pyrazolyl-(5); 1-Phenyl-3-methyl-pyrazolyl-(5); 1-(4′-Chlor- phenyl)-3-methyl-pyrazolyl-(5); 1-Benzylpyrazolyl-(5); 1-(2′-Phenyl- propyl)-pyrazolyl-(5), 1-(2′-Chlorbenzyl)-pyrazolyl-(5); 1-(2′,6′- Dichlorbenzyl)-pyrazolyl-(5), 1-(2′,3′-Dimethoxybenzyl)-pyrazolyl-(5), 1-(2′-Methoxybenzyl)-pyrazolyl-(5) oder 1-(Furfuryl-2)-pyrazolyl-(5); und
1-Methylpyrazolyl-(5); 1-Äthylpyrazolyl-(5); 1-n-Butylpyrazoly-(5); 1-(2′-Äthylhexyl)-pyrazolyl-(5); 1-Phenylpyrazolyl-(5), 1-(4′-Chlor- phenyl)-pyrazolyl-(5); 1-Phenyl-3-methyl-pyrazolyl-(5); 1-(4′-Chlor- phenyl)-3-methyl-pyrazolyl-(5); 1-Benzylpyrazolyl-(5); 1-(2′-Phenyl- propyl)-pyrazolyl-(5), 1-(2′-Chlorbenzyl)-pyrazolyl-(5); 1-(2′,6′- Dichlorbenzyl)-pyrazolyl-(5), 1-(2′,3′-Dimethoxybenzyl)-pyrazolyl-(5), 1-(2′-Methoxybenzyl)-pyrazolyl-(5) oder 1-(Furfuryl-2)-pyrazolyl-(5); und
3.4 Benzisothiazolyl-(3).
Von den für R1 und R2 genannten Resten sind solche bevorzugt, die als Substituenten kein Brom enthalten.
Von den für R1 und R2 genannten Resten sind solche bevorzugt, die als Substituenten kein Brom enthalten.
Besonders bevorzugt sind als Reste R1 und R2 Phenylreste, die in ortho-
Stellung ein- oder insbesondere zweimal substituiert sind, z. B. durch
C1- bis C5-Alkyl und/oder Chlor.
Im einzelnen sind folgende bevorzugte Reste R1 und R2 zu nennen:
2-Methylphenyl; 2,3-, 2,4-, 2,5- oder 2,6-Dimethylphenyl, 2,4,6-Trimethyl- phenyl, 2-Äthylphenyl, 2,6-Diäthylphenyl, 2-Isopropylphenyl, 2,4-, 2,5- oder 2,6-Di-isopropylphenyl, 2-tert.-Butylphenyl, 2,4- oder 2,5-Di-tert.- butylphenyl, 2-Methoxyphenyl, 2-Chlorphenyl, 2,4-, 2,5- oder 2,6-Dichlor- phenyl, 2-Phenylsulfophenyl, 2,5-Dichlor-4-benzoylaminophenyl, 2-Chlor-4- N-methylsulfamoyl-phenyl oder 2,5-Dichlor-4-N,N-dimethylsufamoyl-phenyl. X, Y, Z stehen vorzugsweise für Chlor oder einen Rest OR3, wobei R3 vor allem Phenyl, durch Cyano, Nitro, Halogen und/oder Alkyl mit 1 bis 18 C- Atomen substituiertes Phenyl, Naphthyl und Anthryl bedeuten.
2-Methylphenyl; 2,3-, 2,4-, 2,5- oder 2,6-Dimethylphenyl, 2,4,6-Trimethyl- phenyl, 2-Äthylphenyl, 2,6-Diäthylphenyl, 2-Isopropylphenyl, 2,4-, 2,5- oder 2,6-Di-isopropylphenyl, 2-tert.-Butylphenyl, 2,4- oder 2,5-Di-tert.- butylphenyl, 2-Methoxyphenyl, 2-Chlorphenyl, 2,4-, 2,5- oder 2,6-Dichlor- phenyl, 2-Phenylsulfophenyl, 2,5-Dichlor-4-benzoylaminophenyl, 2-Chlor-4- N-methylsulfamoyl-phenyl oder 2,5-Dichlor-4-N,N-dimethylsufamoyl-phenyl. X, Y, Z stehen vorzugsweise für Chlor oder einen Rest OR3, wobei R3 vor allem Phenyl, durch Cyano, Nitro, Halogen und/oder Alkyl mit 1 bis 18 C- Atomen substituiertes Phenyl, Naphthyl und Anthryl bedeuten.
Im einzelnen sind z. B. für R3 zu nennen:
Phenyl, 2-, 3- oder 4-Fluorphenyl, 2-, 3- oder 4-Chlorphenyl, 2-, 3- oder 4-Bromphenyl, 2-, 3- oder 4-tert.-Butylphenyl, 2-Phenylphenyl, 2-Isopropyl- 4-methylphenyl, 2,3-, 2,4-, 2,5- oder 2,6-Dichlorphenyl, 2,4,5- oder 2,4,6-Trichlorphenyl, 2-, 3- oder 4-Methylphenyl, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6- oder 3,5-Dimethylphenyl, 2,5,6-Trimethylphenyl, 2-Methyl-4-chlorphenyl, 2-Methyl-5-chlorphenyl, 2-Methyl-6-chlorphenyl, 2-Äthylphenyl, 2,6-Di- ethylphenyl, 2,6-Diethyl-4-methylphenyl, 2-Isopropylphenyl, 4-n-Dodecyl- phenyl, 4-Chlor-2-nitrophenyl, 4-Cyanophenyl-o-nitrophenyl, 2-Chlor-5-ni- trophenyl, 3-Methyl-4-chlorphenyl, 2-Methyl-4-nitrophenyl, 3-Methyl-4-ni- trophenyl, 4-Methyl-2-nitrophenyl, 2-Cyclohexyl-4-methylphenyl, 2-Cyclo- hexylphenyl, 4-Cyclohexylphenyl, 2-, 3- und 4-Benzylphenyl, 2-Benzyl-4- -chlorphenyl, 4-n-Propylphenyl oder 4-n-Butylphenyl.
Phenyl, 2-, 3- oder 4-Fluorphenyl, 2-, 3- oder 4-Chlorphenyl, 2-, 3- oder 4-Bromphenyl, 2-, 3- oder 4-tert.-Butylphenyl, 2-Phenylphenyl, 2-Isopropyl- 4-methylphenyl, 2,3-, 2,4-, 2,5- oder 2,6-Dichlorphenyl, 2,4,5- oder 2,4,6-Trichlorphenyl, 2-, 3- oder 4-Methylphenyl, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6- oder 3,5-Dimethylphenyl, 2,5,6-Trimethylphenyl, 2-Methyl-4-chlorphenyl, 2-Methyl-5-chlorphenyl, 2-Methyl-6-chlorphenyl, 2-Äthylphenyl, 2,6-Di- ethylphenyl, 2,6-Diethyl-4-methylphenyl, 2-Isopropylphenyl, 4-n-Dodecyl- phenyl, 4-Chlor-2-nitrophenyl, 4-Cyanophenyl-o-nitrophenyl, 2-Chlor-5-ni- trophenyl, 3-Methyl-4-chlorphenyl, 2-Methyl-4-nitrophenyl, 3-Methyl-4-ni- trophenyl, 4-Methyl-2-nitrophenyl, 2-Cyclohexyl-4-methylphenyl, 2-Cyclo- hexylphenyl, 4-Cyclohexylphenyl, 2-, 3- und 4-Benzylphenyl, 2-Benzyl-4- -chlorphenyl, 4-n-Propylphenyl oder 4-n-Butylphenyl.
Aufgrund besonderer Vorteile in den anwendungstechnischen Eigenschaften
sind besonders bevorzugt Verbindungen der Formel II, in denen
R1 2-mono- oder 2,6-disubstituierte Phenylreste wie 2,6-Diisopropyl-
phenyl, 2,6-Dimethylphenyl, 2,4,6-Trimethylphenyl, 2,6-Diethylphenyl,
2,4-Diisopropylphenyl, 2,6-Dimethyl-4-octylphenyl, 2,6-Dimethyl-4-
tridecylphenyl, 2,6-Bistrifluormethylphenyl, Naphthyl-(1),
Anthryl-(9), 9-(2′,6′-Diisopropylphenyl)-anthryl-(10), 2-tert.-Butyl-
phenyl, 2,4- oder 2,5-Di-tert.Butylphenyl oder Alkylreste wie Neopentyl,
Octyl, Butyl, 2-Heptyl, 2-Ethylhexyl-(1), 4-(Stearoyloxy)-
butyl-(2) oder 4-(Stearoyloxy)-butyl-(1) bedeutet.
X Chlor ist und
R3 die vorgenannten Bedeutungen hat.
X Chlor ist und
R3 die vorgenannten Bedeutungen hat.
Die Verbindungen der Formel I und II können nach an sich bekannten Verfahren
z. B. zunächst durch Halogenierung von Perylen-3,4,9,10-
tetracarbonsäureanhydrid zum Tetrahalogenperylen-3,4,9,10-
tetracarbonsäureanhydrid
hergestellt werden. Durch anschließende Umsetzung des Tetrahalogenperylen-
3,4,9,10-tetracarbonsäureanhydrids mit Aminen der Formeln R1-NH2 und
R2-NH2 können substituierte Tetrahalogenperylimide erhalten werden, die
bei Austausch der Halogenatome mit Verbindungen der Formel R3-OH die Verbindungen
der Formeln I und II liefern.
Als Halogenierungsmittel besonders bevorzugt ist Chlor. Der zuvor geschilderte
Herstellungsweg bietet gegenüber der in der DE-OS 32 35 526 beschriebenen
Herstellung den Vorteil, daß definiert im Perylenkern chlorierte
Tetrachlorperylimide erhalten werden können, die dann zu den Aroxyperylimiden
der Formeln I und II umsetzbar sind. Dies gilt auch wenn die
Substituenten R1 und R2 chlorierbar sind. Nach dem in der DE-OS 32 35 526
beschriebenen Herstellungsweg würden Perylimide mit chlorierbaren Resten
R1 und R2 bei der Chlorierung zu undefiniert chlorierten Polychlorperylimiden
reagieren.
Die Verfahrensprodukte werden, falls es erforderlich ist, noch gereinigt
und gegebenenfalls in ihre Komponenten getrennt, z. B. durch fraktioniertes
Fällen aus konzentrierter Schwefelsäure, durch Umkristallisieren aus hochsiedenden,
leicht entfernbaren Lösungsmitteln oder durch Auskochen mit
Lösungsmitteln unter Mahlbedingungen. Die Reinigung kann auch mit Hilfe
chromatographischer Trennverfahren unter atmosphärischem Druck oder Überdruck
erfolgen.
Falls es erforderlich ist, wird das Reinigungsverfahren ein- oder mehrfach
wiederholt. Es können auch verschiedene Reinigungsverfahren kombiniert
werden, um sehr reine Verbindungen I zu erhalten.
Zur Anwendung werden die erfindungsgemäßen Verbindungen in der Regel in
für die Anwendung geeignete Kunststoffe eingearbeitet. Hierzu wird der
Kunststoff als Granulat mit der benötigten Menge I bepudert und die
Granulate dann zu Flächengebilden extrudiert. Die Einarbeitung in den
Kunststoff kann auch durch Eindiffundieren der benötigten Menge an I oder
durch Zugabe der benötigten Menge an I zum Monomeren des Kunststoffes mit
anschließender Polymerisation zum Kunststoff erfolgen.
Als Kunststoffe (Medium) kommen für eine Verwendung zur Lichtkonzentration
für Solarzellen vorzugsweise Polymethylmethacrylat, Polymethylacrylat,
Polystyrol oder Polydiethylenglykol-diallylbiscarbonat, ferner auch geeignete
Polyamide und Polycarbonate in Betracht.
Wegen der guten Löslichkeit der Verbindungen in organischen Lösungsmitteln
können die Verbindungen auch dann angewendet werden, wenn die Kunststoffplatten
im Gießverfahren hergestellt werden.
Die Lichtsammelsysteme können z. B. in Verbindung mit Solarzellen zur Nutzbarmachung
der Sonnenenergie und in Szintillatoren bekannter Art [s. z. B.
J. B. Birks: The Theory and Practice of Scintillation Counting, Pergamon
Press, London 1964; J. Opt. Am. 39, 912 (1949); J. Appl. Phys. 40, 3544
(1969), Nuclear Instruments a. Methods 87, 111 bis 123 (1970); Research
Disclosure, S. 43 (1977); DE-OS 26 29 641)] Verwendung finden. Darüber
hinaus eignen sie sich in Verbindung mit elektronischen Steuerungen als
Anzeigevorrichtung mit sehr geringem Energieverbrauch. Weiterhin eignen
sie sich ohne elektronische Bauteile für vielerlei Anzeige-, Hinweis- und
Markierungszwecke, z. B. in passiven Anzeigeelementen, Hinweis- und Verkehrszeichen
wie Ampeln und in Zeichengeräten.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen können weiterhin als Laserfarbstoffe
verwendet werden.
Die Erfindung soll durch die folgenden Beispiele weiter erläutert werden.
Die im folgenden angegebenen Teile und Prozentangaben beziehen sich auf
das Gewicht.
In 1000 Teile N-Methylpyrollidon werden 169,6 Teile 1,6,7,12-
TetrachlorN,N′-2,6-Diisopropylphenylperylen-3,4,9,10-tetracarbonsäurediimid
und 71,4
Teile Natriumphenolat eingetragen, dann wird 0,5 Stunden bei Raumtemperatur
nachgerührt. Anschließend wird 14 Stunden auf 40°C erhitzt. Nach einer
Filtration wird das Reaktionsgemisch in Wasser gegeben, abfiltriert
und der Rückstand mit verdünnter Salzsäure und Wasser gewaschen und getrocknet.
Nach dem Umkristallisieren aus Ethanol erhält man 120 Teile des
Fluoreszenz-Farbstoffs der Formel
Schmp.: 266°C
λmax Absorption: 566 nm (in CHCl3)
λmax Emission: 605 nm (in CHCl3)
Φ = 0,99 (in CHCl3).
λmax Absorption: 566 nm (in CHCl3)
λmax Emission: 605 nm (in CHCl3)
Φ = 0,99 (in CHCl3).
Die Herstellung des Ausgangsproduktes 1,6,7,12-Tetrachlor-N,N′-2,6-diiso-
propylphenyl-perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäurediimid kann nach der in der
deutschen Patentschrift 4 12 122 angegebenen Methode erfolgen.
In 900 Teile N-Methylpyrrolidon werden unter Stickstoffatmosphäre 67,8
Teile 1,6,7,12-Tetrachlor-N,N′-2,6-Diisopropylphenyl-perylen-3,4,9,10-
tetracarbonsäurediimid, 31,7 Teile Phenol und 33,1 Teile gemahlene Pottasche
eingetragen. Anschließend wird 2 Stunden bei 110°C gerührt, dann
abgekühlt und bei 40-50°C über Quarzsand filtriert. Der Farbstoff wird
aus der Reaktionslösung mit einer Mischung aus Eisessig/Ethanol/Wasser gefällt.
Nach der Filtration wird mit Wasser neutral gewaschen und bei 80°C
im Vakuum getrocknet. Man erhält 78 Teile des Fluoreszenzfarbstoffs der
Formel
Schmp.:≦λτ300°Cλmax Absorption: 579 nm (in CHCl3)
λmax Emission: 613 nm (in CHCl3)
Φ = 0,96
λmax Emission: 613 nm (in CHCl3)
Φ = 0,96
Bei den folgenden Beispielen verfährt man wie in Beispiel 2 angegeben und
setzt jeweils die Tetrachlorperylimide A mit den Phenolen B zu den Tetraaryloxyperylimiden
C um.
In geschmolzenem Polymethylmethacrylat werden 0,01% des Farbstoffs aus
Beispiel 1 gelöst, homogen verteilt und zu Fluoreszenzplatten verarbeitet.
1000 Teile Polymethylmethacrylat (Granulat) werden mit 0,01 Teilen des
Farbstoffs aus Beispiel 2 gleichmäßig bepudert. Das Gemisch wird anschließend
zu Platten extrudiert.
Entsprechend den Anwendungsbeispielen 1 oder 2 werden Fluoreszenzplatten
oder -folien hergestellt:
Claims (4)
1. Verbindungen der allgemeinen Formel
in der
R1 und R2 gleiche oder verschiedene aliphatische, cycloaliphatische, aromatische oder heterocyclische Reste, die frei von wasserlöslich machenden Gruppen sind,
X, Y, Z Chlor, Brom oder einen Rest OR3 und
R3 gegebenenfalls substituiertes Phenyl, Naphthyl oder Anthryl bedeuten.
R1 und R2 gleiche oder verschiedene aliphatische, cycloaliphatische, aromatische oder heterocyclische Reste, die frei von wasserlöslich machenden Gruppen sind,
X, Y, Z Chlor, Brom oder einen Rest OR3 und
R3 gegebenenfalls substituiertes Phenyl, Naphthyl oder Anthryl bedeuten.
2. Verbindungen gemäß Anspruch 1 der Formel
in der
R1 und R3 die angebene Bedeutung haben und
X Chlor oder ein Rest OR3 ist.
R1 und R3 die angebene Bedeutung haben und
X Chlor oder ein Rest OR3 ist.
3. Verbindungen gemäß Anspruch 1, in denen die Reste X, Y, Z und OR3 in
den 1-, 6-, 7- und 12-Stellungen stehen.
4. Verwendung der Verbindungen gemäß Anspruch 1 als Fluoreszenzfarbstoffe
in organischem Material.
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EP19860116988 EP0227980B1 (de) | 1985-12-19 | 1986-12-06 | Fluoreszierende aroxysubstituierte Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäurediimide und ihre Verwendung zur flächenmässigen Konzentrierung von Licht |
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- 1986-12-16 JP JP29782486A patent/JP2513650B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JP2513650B2 (ja) | 1996-07-03 |
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JPS62148571A (ja) | 1987-07-02 |
DE3681898D1 (de) | 1991-11-14 |
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